基于多年卫星遥感的江苏省夏季城市热岛特征分析

利用2003—2020年的MODIS土地覆盖类型和地表温度等数据,从地表温度、气温和城市化的角度分析了江苏省夏季城市热岛强度和面积的时空分布和变化趋势。结果表明：近20 a快速的城市化导致了江苏省夏季热岛强度(0.07℃·a^-1)和热岛面积(529 km²·a^-1)整体均呈增加趋势;其中热岛强度前期受城区升温影响,呈明显增强(0.18℃·a^-1),后期受郊区升温影响,呈明显减弱(-0.14℃·a^-1);热岛面积变化主要由弱热岛面积(297 km²·a^-1)和较强热岛面积(192 km²·a^-1)的增长趋势主导,强热岛面积呈前期增长(133 km²·a^-1)和后期减少(185 km²·a^-1)的变化趋势;高温对整个城区的热岛效应影响有限,但对城市核心区的热岛效应影响明显,对应的强热岛面积增加和热岛强度增强。     

辽河流域水生态功能一级分区指标体系与技术方法

流域水生态功能分区是实现流域综合管理的重要基础,也是水环境管理由水质目标管理向流域水生态管理转变的重要依据。根据辽河流域大尺度水生态空间格局分异的自然属性,结合国内外相关生态环境分区的研究进展,通过对辽河流域水热比（P/T）、径流深（RD）、数字高程（DEM）、多年归一化植被指数（NDVI）和水文地质（RP）等自然因素、河流水环境因子及水生生物指标的典型相关分析（CCA）,筛选出DEM、RD、RP、NDVI指数作为水生态功能一级分区的主要因子,并依此建立了辽河流域水生态功能一级分区指标体系与分区技术方法。结果表明：辽河流域可分为4个水生态功能一级区,即西辽河上游内蒙古大兴安岭东南—冀北山地丘陵水生态区、西辽河中下游西辽河平原水生态区和辽河中下游平原水生态区及浑河—太子河上游山地丘陵水生态区。辽河流域多年历史数据与野外水生态调查数据分析表明,流域内鱼类聚类分析结果与水生态功能一级分区结果在空间分布上具有较好的吻合性。水生态功能分区结果为辽河流域水生态综合管理提供了科技支撑,同时也为中国水生态功能分区技术方法的制订提供了参考依据。     

2013年夏季华北乡村站点固城大气氨变化特征

利用2013年6—8月河北省定兴县固城站的NH₃连续高时间分辨率观测数据,分析了NH₃体积分数水平、变化特征和影响因素。结果表明:2013年夏季固城站NH₃小时平均体积分数变化范围为0.9×10-9~862.9×10-9,平均体积分数为43.9×10-9±65.9×10-9。观测期间PM_2.5中NH₄+平均质量浓度为 (19.77±33.24) μg·m-3。2013年夏季固城站NH₃和NH₄+质量浓度有较好的相关性,且浓度明显高于华北地区城市站点,说明由于农业施肥等活动导致固城站大气NH₃和NH₄+质量浓度水平显著提高。夏季NH₃体积分数有明显日变化且呈单峰特征。2013年夏季固城站硫氧化率和氨转化率较高,说明SO₂和NH₃转化为SO₄2-和NH₄+的速率较大。华北地区应加大对由农业活动造成的NH₃排放的控制力度,以降低区域二次气溶胶污染。     

广西持续性低温雨雪冰冻过程特征和气候成因分析

应用广西境内国家气象站逐日降水量、气温资料,定义了区域持续性低温雨雪冰冻过程。利用NCEP/NCAR逐日再分析等资料,使用合成分析等方法,研究了广西持续性低温雨雪冰冻过程的特征和气候成因。结果表明:(1)广西持续性低温雨雪冰冻过程在1980s之前平均出现次数为4次·10a^-1,过程平均日数为40d·10a^-1,而在1990s之后平均出现次数为2次·10a^-1,过程平均日数为23.7d·10a^-1。(2)持续性低温雨雪冰冻过程期间,亚洲大陆中低纬度地区冬季气温整体偏冷,500hPa位势高度距平场在亚洲50oN以北地区为正距平,以南为负距平,有大型稳定的长波斜脊横槽活动,华南上空由低层向高层有暖平流。     

庐山2016年冬季三级分档雾水化学特征

探究不同尺度雾滴化学特征是深化雾微物理化学研究的重要内容。2016年12月—2017年1月在庐山开展雾综合观测实验,利用主动式三级分档雾水采集器（CASCC 3_stage）收集到3次雾过程73个分档雾水样本,雾滴分档粒径:4—16 μm（3级）,16—22 μm（2级）和≥22 μm（1级）。定量得到了分档雾水的pH、电导率（EC）及9种水溶性无机离子（Na+、NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO₂-、NO₃-、SO₄2-）浓度（μeq/L）。结果表明,庐山冬季雾水酸化严重,pH为3.96—5.82,pH < 5.6的样品占98.6%且直径4—16 μm小雾滴的强酸性（pH < 4.5）样品最多,占比达54.2%,小雾滴酸性和电导率更强;NH₄+、Ca2+、NO₃-、SO₄2-是雾水的主要离子组分,[NH₄++Ca2++NO₃-+SO₄2-]分别在三级分档雾水中占总离子浓度（TIC）的83.8%、88.0%和88.7%;综合3次雾过程,总离子浓度、NH₄+、K+、NO₃-、SO₄2-在4—16 μm小雾滴存在富集,表现出尺度依赖特征;86%雾水样品[SO₄2-]/[NO₃-]介于0.5—3.0,属于硫酸和硝酸混合型酸化,雾水酸化主要原因是碱性缓冲物质与酸性组分不平衡以及可能存在有机酸贡献;同一观测点不同雾过程化学特征存在个例差异,第二次雾过程（12月25日14时—26日21时）（北京时）,总离子浓度、NH₄+、Ca2+、NO₃-、SO₄2-在16—22 μm尺度雾滴存在富集,这可能是雾区气溶胶浓度较低、降温、采样间隔和污染气体及气溶胶输送共同作用的结果。后向轨迹聚类和潜在源（PSCF）分析表明,观测期间影响庐山的气团均来自西部,来自湖南北部的局地气团占总轨迹数的68.99%,最为重要;PM_2.5、SO₂、NO₂具有相似潜在源区空间分布,主要位于湖北、湖南、安徽西南部和江西北部等邻近省份地区,以近距离输送为主。      

化学融雪剂对小球藻生长和生理特性的影响

寒冷地区道路表面除雪化冰使用的化学融雪剂随着地表径流进入水体,将影响水生态系统中的水生生物正常生长,并破坏水生态系统平衡。为研究化学融雪剂对水生生物的毒性效应,分析了不同浓度有机融雪剂对小球藻生长特征、藻细胞光和色素、蛋白质及多糖含量的影响。结果表明：浓度为2 g·L^-1时有机融雪剂对小球藻生长无明显影响,当融雪剂浓度为4 g·L^-1时,小球藻细胞生长表现出明显抑制效应,且抑制效应随融雪剂浓度增加呈显著上升趋势(P<0.01);当融雪剂浓度小于4 g·L^-1时,有机融雪剂对小球藻细胞内叶绿素a合成有明显促进作用,但随着有机融雪剂处理浓度升高,藻细胞内叶绿素a含量逐渐下降。当融雪剂的处理浓度大于4 g·L^-1的时候,藻细胞内蛋白质和多糖含量与对照组相比呈显著下降趋势(P<0.01)。这说明融雪剂浓度高于4 g·L^-1时会抑制水体中小球藻正常生长繁殖,破坏藻体细胞,最终导致水生态系统平衡被破坏。     

辽宁农村代表区域降水离子组成及与气态污染物相关性

对辽宁农村代表区域站点辽中县马龙村观测站2007年2月至2008年1月酸雨、气态污染物浓度观测资料进行了分析。结果表明：辽中观测站降水的化学组成阴离子主要为SO₄^2-和NO₃^-,阳离子主要是NH^₄+和Ca₂⁺, SO^₄2-/ NO₃^-比值为2.9, Na⁺/Cl^-比值较大,大于1。各种离子浓度冬春季高,夏秋季较低,表明研究区域降水酸化与污染关系不显著。实测的9种主要阴离子、阳离子总浓度比（∑阴离子/∑阳离子）与降水pH值相关性不高,表明目前酸雨研究观测的主要9种阴阳离子不能完全包括降水中的离子组成。降水酸性与近地面污染气体浓度相关各异,pH与NO_x、CO、NO₂和O₃浓度有比较明显的负相关,与SO₂浓度负相关不明显;降水pH值与颗粒物等碱性污染物浓度正相关明显。降水中主要致酸离子SO₄^2-和NO₃^-的浓度与相应酸性气体污染物SO2和NOx近地面浓度的相关不明显。     

降水和风对泰安地区PM2.5浓度的影响及区域传输研究

利用泰安市2018—2019年降水、风和PM_2.5逐小时观测数据,分析了降水和风对PM_2.5浓度的影响,并对PM_2.5进行了源解析。结果表明：降水对PM_2.5有一定清除作用,降雨日PM_2.5平均质量浓度较非降雨日平均降低约7.2%,秋冬季节最为显著。降水对PM_2.5的清除率与降水强度、降水前PM_2.5初始浓度及降水时间均有关。当降水强度大于4 mm·h^-1时,清除率多在40%以上;当降水强度小于2 mm·h^-1、初始浓度低于75 μg·m^-3或降水强度小于1 mm·h^-1、初始浓度在75—100 μg·m^-3范围,且降水持续时间在5 h以内时容易出现PM_2.5浓度反弹现象。不同风向风速对泰安地区霾粒子清除也有明显差异,西南偏西风和东北偏东风更容易造成泰安地区霾污染,重污染期间风速超过5 m·s^-1偏南风和风速超过3 m·s^-1偏北风均对污染物具有有效清除作用。而区域风场相关矢结果表明重污染期间PM_2.5污染物主要从广西—湖南—江西一带、安徽南部及浙江北部在西南气流引导下传输至泰安地区,本地源贡献则较少。     

基于飞机观测资料的石家庄秋季对流层CH4垂直分布特征

为研究石家庄秋季对流层内CH₄垂直分布特征,2018年9月使用“空中国王350”飞机搭载Picarro温室气体在线观测仪和气象要素观测设备,对石家庄上空（600—5500 m）CH₄浓度进行探测。探测期间共飞行7架次,取得7条CH₄浓度廓线数据。结果表明: 石家庄上空近地面层（1000 m以下）CH₄平均浓度与同时间段区域背景站上甸子站CH₄浓度呈显著正相关（r=0.81,P < 0.03）。探测到的CH₄浓度最小值为1898×10^-9摩尔分数,最大值为2219×10^-9摩尔分数,平均浓度为1981×10^-9摩尔分数。观测得到的7条廓线均有较好的一致性,2000 m以上,浓度均随高度呈先增大后减小的趋势。利用后向轨迹模式（HYSPLIT）对探测时段内石家庄上空不同高度层主要气流传输路径进行统计分析表明,600 m高度输送路径较短,CH₄浓度受本地排放影响较大; 3000 m受输送作用影响较大,偏西和西南路径可能将较高CH₄浓度气团输送至石家庄上空; 5000 m气团传输对CH₄浓度影响较小,浓度相对较稳定,对传输路径的变化不敏感。     

2016—2017年中国中东部本底地区PM10化学特性

对中国中东部3个区域大气本底观测站2015年12月—2017年12月PM₁₀质量浓度及其化学成分空间分布与季节变化特征进行研究,结果显示:研究期间龙凤山站、临安站和金沙站平均PM₁₀质量浓度分别为57.5,62.2 μg·m-3和57.6 μg·m-3。其中临安站和金沙站2017年PM₁₀质量浓度较2016年有所下降,但龙凤山站有所上升。与2013年相比,临安站和金沙站平均PM₁₀质量浓度分别降低29.3%和26.2%。临安站SO₄2-,NO₃-和NH₄+平均质量浓度分别为9.9,8.2 μg·m-3和3.7 μg·m-3,金沙站分别为10.2,6.7 μg·m-3和2.6 μg·m-3,均高于龙凤山站的5.9,4.9 μg·m-3和2.1 μg·m-3,其中龙凤山站和临安站的NO₃-与SO₄2-质量浓度比值较高（0.9和0.8）,金沙站较低（0.6）。龙凤山站的有机碳（OC）和元素碳（EC）质量浓度分别为10.1 μg·m-3和2.7 μg·m-3,临安站为6.7 μg·m-3和3.1 μg·m-3,金沙站为4.7 μg·m-3和2.3 μg·m-3,即龙凤山站OC最高,金沙站最低,3个站点的EC基本相当,临安站略高。与2013年相比,研究期间临安站SO₄2-,NH₄+和OC分别下降38.1%,26.0%和55.6%,金沙站分别下降46.3%,51.9%和44.7%,但临安站和金沙站的NO₃-分别上升12.3%和15.5%;临安站EC下降27.9%,金沙站EC上升4.5%。3个站点夏季PM₁₀,NO₃-,EC质量浓度及NO₃-与SO₄2-质量浓度比值均最低。     

辽宁北部典型流域水生态功能三级分区与水生态服务功能评价

流域水生态功能区划是水生态和水资源综合保护的重要前提和基础。在综合分析调查辽河流域辽北地区典型流域自然环境特征、水文数据、地理信息数据的基础上,结合辽河流域水生态功能一级、二级分区结果,建立水生态功能三级分区指标体系,对辽宁省辽河流域内清河、汎河流域进行水生态功能三级分区。结果表明：清河流域可分为7个水生态功能三级区,汎河流域可分为4个水生态功能三级区,水生态服务功能类型共划分为5类：生物多样性与生物栖息地维持功能,产品提供与农业生产功能,水源涵养与水文调蓄功能,人居保障与城市发展功能,水土保持与生态修复功能。水生态功能三级分区结果为辽河流域实施水生态综合管理提供了科技支撑,同时也为中国水生态功能分区技术规范的制定提供了科学依据。     

辽宁北部典型流域水生态功能区水生态安全评价

基于流域水生态功能分区的水生态安全评价是指导流域水生态“分类、分区”综合管理的前提,本文在流域中小尺度上依据水生态空间格局分异的自然特征和社会属性,以辽河流域的清河和凡河支流为对象,在流域水生态功能三级分区的基础上,运用“压力-状态-响应模型”（PSR）,通过对流域社会经济压力指标、环境压力指标、城市发展指标、资源环境发展指标、投资指标、治理指标等因素分析,筛选出13个评价指标。利用生态安全综合指数法,将流域水生态安全划分为极不安全、不安全、基本安全、安全、非常安全五个级别。其中,清河流域Ⅳ-5-9、Ⅳ-5-10、Ⅳ-5-11、Ⅳ-5-12、Ⅳ-5-14区处于基本安全,Ⅳ-5-8、Ⅳ-5-13属于不安全;凡河流域4个水生态功能三级区中,Ⅳ-5-1、Ⅳ-5-2、Ⅳ-5-3区属于基本安全、Ⅳ-5-4区为较安全。基于水生态功能分区的水生态安全评价和级别划分可为辽河流域水生态保护与流域生态管理提供科学依据。     

基于水生态功能分区的辽河流域控制单元划分

基于控制单元的水质目标管理可以使复杂的流域水环境问题分解到各控制单元内,而控制单元划分是实现基于控制单元水质目标管理的必要环节。基于水生态功能分区,在控制单元划分理论、原则与方法研究基础上,在GIS技术支持下,实现了辽宁省辽河流域控制单元划分。结果表明：根据辽河流域自然地理指标、水生态环境指标和社会经济指标,将该区域划分为5个一级控制单元、56个二级控制单元、245个三级控制单元。研究成果可以为建立基于控制单元的辽河流域水环境质量管理体系提供技术支持。     

河流中污染物衰减系数影响因素分析

污染物衰减系数是反映河流水质污染变化情况、建立水质模型、计算水环境容量的重要参数之一,其确定的合理性直接影响到水环境容量以及水质模型的可靠性。通过查阅有关文献,概述了国内外部分河流的COD和BOD以及氨氮的衰减系数,并分析了影响污染物衰减系数的主要因素,为研究河流水体自净规律、计算水环境容量、区域排污总量控制计划的制定提供科学依据。     

鄱阳湖流域生态系统服务价值评估

为定量评估鄱阳湖及五河(赣江、抚河、信江、饶河、修河)流域生态系统服务价值,以及为江西省生态文明建设提供决策参考,文中收集整理了2015年流域水资源、农作物及水产品产量、污染物排放量、水土流失等数据,运用市场价格法、替代成本法等对江西省鄱阳湖及五河流域年度流域物质生产、水资源供给、水环境承载力、蓄水功能和水土保持五大功能价值进行定量评估。结果表明:鄱阳湖及五河流域2015年流域生态系统服务功能总经济价值为4.53×10~(11)元,各生态服务功能价值的比例最高的是流域物质生产,为54%,这反映了江西省是一个拥有丰富农业资源的农业大省。江西省流域生态系统服务功能价值的水资源供给、水环境承载力、蓄水、水土保持等其他功能价值方面有很大的发展空间,随着经济社会的不断发展,其服务功能价值将得到更大的体现。     

多氯联苯在水体中迁移转化研究进展

多氯联苯(PCBs)的生物毒性对生态环境和人体健康造成极大的威胁,国内外水环境都不同程度的受到PCBs的污染。阐述了多氯联苯(PCBs)的特性及其环境污染现状和污染来源,论述了PCBs在水体中的迁移转化机理以及影响因素,综合介绍国内外PCBs污染的研究方向,并提出我国今后PCBs环境行为研究的热点和方向。     

Modeling the impacts of climate change on nitrogen retention in a 4th order stream

Climate induced changes of temperature, discharge and nitrogen concentration may change natural denitrification processes in river systems. Until now seasonal variation of N-retention by denitrification under different climate scenarios and the impact of river morphology on denitrification have not been thoroughly investigated. In this study climate scenarios (dry, medium and wet) have been used to characterize changing climatic and flow conditions for the period 2050–2054 in the 4th order stream Weiße Elster, Germany. Present and future periods of nitrogen turnover were simulated with the WASP5 river water quality model. Results revealed that, for a dry climate scenario, the mean denitrification rate was 71% higher in summer (low flow period between 2050 and 2054) and 51% higher in winter (high flow period) compared to the reference period. For the medium and wet climate scenarios, denitrification was slightly higher in summer (3% and 4%) and lower in winter (9% and 3% for medium and wet scenarios, respectively). Additionally, the variability of denitrification rates was higher in summer compared to winter conditions. For a natural river section, denitrification was a factor of 1.22 higher than for a canalized river reach. Besides, weirs along the river decrease the denitrification rate by 16% in July for dry scenario conditions. In the 42 km study reach, N-retention through denitrification amounted to 5.1% of the upper boundary N load during summer low flow conditions in the reference period. For the future dry climate scenario this value increased up to 10.2% and for the medium climate scenario up to 5.4%. In our case study the investigated climate scenarios showed that future discharge changes may have a larger impact on denitrification rates than future temperature changes. Overall results of the study revealed the significance of climate change in regulating the magnitude, seasonal pattern and variability of nitrogen retention. The results provide guidance for managing nitrogen related environmental problems for present and future climate conditions.     

论中国城市生态健康与环境污染修复

从大气污染、水体污染、固体废弃物污染、噪声污染和土壤污染体等方面,对中国城市生态健康面I临的问题和环境污染现状进行了分析研究。结果表明,城市环境污染形势依然严峻,城市生态健康受到严重威胁,日益成为制约城市健康发展的主要因素。在此基础上,提出了中国城市环境污染修复的建议,认为保持生态健康,城市环境污染的物理和化学修复措施结合生物修复,是构成生态修复的重要要素。在实际修复过程中,把物理修复、化学修复和生物修复更好地结合起来,才能形成有效的生态修复技术。应该进一步增强城市生态健康意识,复合的城市生态系统还需用系统、生态的方法对城市环境污染进行修复,以实现可持续发展和构建和谐社会。     

灌水量和气温对玉米生物耗水及产量的影响

为了掌握玉米适宜灌水量,以石羊河流域武威荒漠生态和农业气象试验站为试验地点,按照常规灌水方式设计玉米全生育期灌水量3 750 m3·hm-2、4 500 m3·hm-2、5 250 m3·hm-2、6 000 m3·hm-24种处理,并按1∶1.5∶1∶1比例分4次灌溉,采用水量平衡法计算玉米不同生育阶段的耗水量,分析研究不同灌水处理对玉米产量的影响。结果表明:在相同气候年景下,不同灌水条件对玉米发育期影响不明显;在玉米生物耗水过程中,气温升高耗水量增加,气温升高1℃,耗水量增加124mm;玉米全生育期耗水量呈抛物线变化,峰值出现在拔节至抽雄期间,此期间也正是耗水量影响玉米产量最敏感的时期,期间耗水量每增加1 mm,玉米产量增加0.33 kg·hm-2;不同灌水处理情景下,水分利用率以灌水量为5 250 m3·hm-2最高,可达34.7 kg·hm-2·mm-1,故该灌水量可视为当地适宜灌水量。